Следует отметить роль промышленной биотехнологии в нетрадиционных решениях получения энергии. Мощным потенциальным источником энергии является растительная биомасса животноводческих, промышленных и коммунальных отходов. Превращение биомассы в биогаз и биоэтанол под действием метаногенных бактерий дает возможность реализовать 50-80% потенциальной энергии без загрязнения атмосферы и без отходов (отходы служат высококачественным удобрением).
Имеются принципиально новые экспериментальные подходы к получению экологически чистой энергии: получение фотоводорода путем моделирования процессов фотосинтеза, происходящих в хлоропластах, и выделения мембран. Это позволило бы запасать энергию Солнца в ценном топливе – водороде.
Биотехнология в состоянии внести вклад в решение проблем энергетики посредством производства достаточно дешевого биосинтетического этанола. Он также является ценным сырьем для микробиологической промышленности при получении пищевых и кормовых белков, белково-липидных кормовых препаратов.
Источником углеводородов могут служить водоросли, используемые для получения вещества, аналогичного дизельному топливу и керосину.
Представляют большой практический интерес основные направления биотехнологии по обработке стоков и контролю загрязнения воды тяжелыми металлами. Бактерии рода Pseudomonas могут утилизировать нафталин, толуол, алканы, камфару и другие соединения.
Выделены чистые культуры микроорганизмов, способные разлагать специфические фенольные соединения, компоненты нефти в загрязненных водах и т.д., утилизировать необычные химические соединения – инсектициды, гербициды и другие ксенобиотики. Генетически сконструированные штаммы микроорганизмов в будущем смогут решить проблему очистки вод и почв, загрязненных пестицидами и другими антропогенными веществами.
Разработаны методы использования микроорганизмов для извлечения цветных благородных металлов из руд и промышленных отходов, повышения нефтеотдачи пластов, борьбы с метаном в угольных шахтах.
Шире используется способ для извлечения цветных металлов, урана и золота путем бактериального выщелачивания их из бедных или труднообогащаемых другими способами руд.
Разработана опытная установка для получения меди из руды с использованием методов микробиологической металлургии, что значительно удешевляет процесс по сравнению с традиционными методами.
Не менее важным аспектом современной микробиологической технологии является изучение участия микроорганизмов в биосферных процессах и направленная регуляция их жизнедеятельности для решения проблемы охраны окружающей среды от техногенных, сельскохозяйственных и бытовых загрязнений. Эта проблема тесно переплетается с выявлением роли микроорганизмов в плодородии почвы, борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур, утилизацией пестицидов и других химических пестицидов в почве.
Ведутся работы по созданию биополимеров взамен современных пластмасс. Биополимеры имеют огромное преимущество перед традиционными материалами: нетоксичны, подвержены биодеградации, не загрязняют окружающую среду.
Промышленная микробиология поставляет животноводству по крайней мере три вида важных веществ: кормовой белок или белково-витаминные концентраты (БВК), незаменимые аминокислоты и кормовые антибиотики. Добавление 1 т БВК в корма обеспечивает экономию 7 т фуражного зерна и дополнительное производство 0,8 т свинины или 5 т мяса птицы. Включение 1 т кормовых дрожжей в рацион телят и поросят позволяет экономить 6 т цельного молока.
Наиболее продуктивным сырьем для получения микробного белка следует считать клетчатку, причем преимущественно используются не отходы древесины, а подсолнечная лузга, кукурузные кочерыжки, солома и другие отходы сельского хозяйства, которые ежегодно воспроизводятся.
Внесение в корма лизина высвобождает фураж и увеличивает объем мясной продукции: на 1 т лизина высвобождается 40– 50 т фуражного зерна и получается дополнительно более 10 т мяса.
Биологическая система животноводства и растениеводства приобретает все большую популярность.
В настоящее время в разных странах производят более 100 видов биопрепаратов, применяемых в растениеводстве, в том числе энтомопатогенные препараты (энтобактерии, инсектин, токсобактерин, боверин, вирин), а также гербициды, фунгициды, бактериальные удобрения (нитрагин азотобактерин, фосфоробактерин).
Использование биологических средств защиты растений, стимулятора роста животных и растений, микробных удобрений позволяет снизить дозы применяемых химических средств защиты и минеральных удобрений, что приводит к повышению качества продукции и созданию экологически чистых технологий.
Таким образом, выделяются группы отраслей, которые охватывает биотехнология:
- отрасли, занятые производством промышленной продукции;
- производство продовольствия (выращивание дрожжей, бактерий для получения белков, аминокислот, витаминов),
- увеличение продуктивности сельского хозяйства,
- фармацевтическая промышленность,
- защита окружающей среды и уменьшение ее загрязнения (очистка сточных вод, переработка отходов, изготовление компоста).